在汽轮机组发电设备中,叶片是汽轮机的核心零部件,叶片要在高温、高负荷及复杂应力状态下工作,再加上不佳的成形工艺参数的影响,容易导致叶片出现一些成形缺陷,从而影响叶片运行安全性,甚至影响到汽轮机及整个电站的安全。而随着汽轮机的装机容量越来越大,叶片承受的载荷也越来越高,叶片的加工成形质量要求也越来越高。2Cr11Mo1VNbN马氏体不锈钢是用于生产汽轮机叶片的主要材料,然而目前关于该钢的研究主要集中在冶炼和热处理方面,其锻造成形工艺参数的研究较少。叶片的实际生产过程中主要凭借经验制定该钢的成形工艺参数,成本较高,因此有必要对该材料的成形工艺参数进行研究。论文的主要工作如下:论文以汽轮机叶片用2Cr11Mo1VNbN马氏体不锈钢为主要研究对象,通过热压缩实验获得材料的流变数据,研究变形温度和变形速率对材料变形抗力的影响,基于Johnson-Cook模型和Arrhenius方程,考虑材料变形的温度、应变补偿,分别建立了材料流变应力的修正模型。通过将模型预测值与实验值进行对比,发现修正后的模型具有较高的预测精度,可用于描述该材料高温变形条件下的流变应力。利用动态材料模型理论和实验获得的材料的流变应力-应变数据,采用Prasad失稳准则,分析了应变速率敏感系数随变形温度、应变速率及应变的变化规律,建立了2Cr11Mo1VNbN马氏体不锈钢在不同变性条件下的热加工特性图。通过对加工图中功率耗散率和流变失稳区域分析,结合材料高温下变形的微观组织变化,确定了2Cr11Mo1VNbN马氏体不锈钢的最佳工艺参数范围,为该材料实际工艺的制定提供了参考。采用扩展有限元和断裂力学相结合的方法,利用ABAQUS软件对2Cr11Mo1VNbN马氏体不锈钢的裂纹扩展进行了分析,并计算材料的应力强度因子。论文的采用材料试验及理论分析的方法对2Cr11Mo1VNbN叶片钢的高温成形及裂纹扩展进行了分析,研究成果可为该钢成形工艺参数的制定及优化、提高成品质量及预防断裂提供参考。